噪声温度计中低噪声低失真前置放大器研制

发布时间：2017-08-25 09:39

  本文关键词：噪声温度计中低噪声低失真前置放大器研制

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【摘要】：噪声温度计是通过测量电阻两端的热噪声电压来测量热力学温度的一种新型测温方法,它是目前为数不多的几种直接测量热力学温度的方法之一。其中制约噪声温度计发展的一个重要原因是测量时间和系统偏差,为了减少噪声温度计的测量时间和系统偏差,必须减少系统放大器的噪声背景和非线性失真。由级联放大器模型噪声系数的分析可以看出,前置放大器的低噪声低失真性能最为关键。因此本文的研究重点就是研制一款由分立元件组成的低噪声低失真前置差分放大器。通过分析电子系统内部固有噪声源和晶体管、场效应管的噪声特性,确定前置放大器的主要器件选择依据。详细分析了各种低噪声电路的设计方法,包括差分电路、共源共基电路、低噪声偏置、尾部电流源和反馈电路。对放大器的失真做了详细的分析,描述了失真对放大器输出信号的影响,重点分析了差分放大电路的失真来源以及器件匹配度对失真的影响。为了减小因器件不匹配而产生的失真,设计一种简单易用的场效应管参数测量仪来选取高匹配度的对管。通过合理的选择低噪声元器件,合理的PCB布局,采取适当的防干扰措施,最终研制了一款由JFET等分立元件组成的低噪声低失真前置差分放大器。运用量子电压任意波形合成技术合成标准的双音信号、三音信号对放大器的背景噪声和非线性失真等指标进行了精确测量,放大器背景噪声为1 Hz/n V,非线性系数为0.0075%。
【关键词】：前置放大器 双音信号 背景噪声 非线性失真
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH811;TN722.71
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 课题的研究背景和意义9-13
• 1.1.1 噪声温度计原理10-11
• 1.1.2 性能提升研究11-13
• 1.2 噪声温度计国内外发展现状13-15
• 1.3 本文的主要研究内容15-17
• 第2章 放大器低噪声设计17-32
• 2.1 电子系统内部的固有噪声源17-18
• 2.1.1 电阻的热噪声17-18
• 2.1.2 PN结的散粒噪声18
• 2.1.3 1/f噪声18
• 2.1.4 爆裂噪声18
• 2.2 放大器噪声模型18-19
• 2.3 晶体管和场效应管的噪声特性19-22
• 2.3.1 晶体管(BJT)噪声特性19-20
• 2.3.2 结型场效应管(JFET)噪声特性20-22
• 2.4 低噪声放大器结构设计22-31
• 2.4.1 差分电路22-23
• 2.4.2 共源共基结构(Cascode)23-27
• 2.4.3 电流源设计27-28
• 2.4.4 低噪声偏置电路28-30
• 2.4.5 反馈电路的影响30-31
• 2.5 本章小结31-32
• 第3章 放大器失真分析及对策32-43
• 3.1 线性失真32-33
• 3.2 非线性失真33-39
• 3.2.1 放大器固有的非线性33-34
• 3.2.2 谐波失真和交调失真34-36
• 3.2.3 非线性失真来源36-39
• 3.3 场效应管参数测量39-42
• 3.3.1 JFET参数测量仪39-40
• 3.3.2 IF9030测量40-42
• 3.4 本章小结42-43
• 第4章 放大器研制及性能测试43-62
• 4.1 放大器研制43-46
• 4.1.1 前置放大器电路43-44
• 4.1.2 合理选择低噪声电子元器件44-45
• 4.1.3 放大器硬件电路45-46
• 4.2 放大器性能指标测量46-61
• 4.2.1 电压增益和背景噪声测量46-48
• 4.2.2 带宽测量48-50
• 4.2.3 共模抑制比测量50-52
• 4.2.4 非线性测量52-59
• 4.2.5 放大器性能对比59-61
• 4.3 本章小结61-62
• 结论62-63
• 参考文献63-66
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果66-67
• 致谢67-68
• 作者简介68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 吴兴源;;声频放大器低噪声化的设计[J];电声技术;1993年12期

2 吴兴源，，吴飞;改善放大电路噪声之探讨[J];电声技术;1994年10期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 张建强;量子电压标定的噪声温度计系统完善[D];中国计量学院;2012年

2 付云丰;四通道噪声温度计系统设计[D];中国计量科学研究院;2013年

本文编号：736360